Fermentacja surowców roślinnych: co decyduje o powtarzalności procesu?

Fermentacja coraz częściej jest rozpatrywana nie tylko jako tradycyjna metoda przetwarzania żywności, lecz jako kontrolowany proces biotechnologiczny pozwalający zmieniać profil surowca roślinnego. Dla producentów suplementów diety oznacza to możliwość rozwijania składników, których właściwości są kształtowane już na etapie biokonwersji. Najnowsze wyniki europejskiego projektu HealthFerm pokazują jednak, że o przebiegu procesu nie decyduje wyłącznie zastosowany mikroorganizm. Znaczenie ma również historia technologiczna surowca, sposób jego przygotowania, skład matrycy oraz właściwości konkretnego szczepu.

26 sierpnia 2026 r. w KU Leuven odbywa się drugi i zarazem finałowy dzień konferencji podsumowującej europejski projekt HealthFerm. Projekt finansowany w ramach Horizon Europe koncentruje się na fermentacji surowców zbożowych i strączkowych, mikrobiomach fermentacyjnych, przemianach zachodzących podczas procesu oraz ich potencjalnym znaczeniu dla żywności i zdrowia. W programie 26 sierpnia znalazły się m.in. nowe technologie fermentacji surowców roślinnych, wykorzystanie potencjału owsa, perspektywa przemysłowa, skalowanie rozwiązań oraz kwestie regulacyjne.

Z perspektywy sektora suplementów szczególnie interesujące są wyniki badań pokazujące, jak mocno parametry materiału wejściowego wpływają na późniejszą fermentację. To istotne dla przedsiębiorstw rozwijających fermentowane surowce roślinne, metabolity mikrobiologiczne czy składniki uzyskiwane w wyniku kontrolowanej biokonwersji.

Proces zaczyna się przed dodaniem kultury starterowej

Jedno z badań prowadzonych w ramach HealthFerm, opublikowane w 2026 r. w „Current Research in Food Science”, dotyczyło wpływu obróbki termicznej owsa na jego późniejszą fermentowalność.

Badacze porównali pełnoziarnistą mąkę otrzymaną z owsa poddanego i niepoddanego procesowi kilning. Jest to obróbka cieplna stosowana m.in. w celu dezaktywacji naturalnie występujących enzymów i zwiększenia stabilności surowca wobec utleniania lipidów oraz jełczenia. Z technologicznego punktu widzenia zabieg przynosi więc wyraźną korzyść. Jednocześnie może jednak zmieniać zachowanie surowca podczas kolejnego procesu technologicznego.

Oba materiały fermentowano z wykorzystaniem Lactiplantibacillus plantarum. Fermentacja przebiegała szybciej w mące otrzymanej z owsa, który nie został wcześniej poddany kilningowi. Zaobserwowano szybsze zakwaszanie i bardziej zaznaczone zmiany biochemiczne. Autorzy wiążą ten efekt z zachowaniem aktywności endogennych enzymów owsa, które mogą uczestniczyć w uwalnianiu substratów dostępnych następnie dla mikroorganizmów.

Dla przemysłu jest to istotna obserwacja. Parametr korzystny z punktu widzenia stabilności magazynowej surowca może jednocześnie wpływać na jego zachowanie w kolejnym etapie produkcji.

Oznacza to, że specyfikacja materiału przeznaczonego do fermentacji nie powinna ograniczać się do podstawowych parametrów chemicznych i mikrobiologicznych. Znaczenie może mieć także wcześniejsza obróbka surowca i wynikająca z niej aktywność enzymatyczna.

Ten sam surowiec może inaczej zachowywać się w bioprocesie

W klasycznym modelu zakupowym dwa materiały spełniające tę samą specyfikację mogą zostać uznane za technologicznie równoważne. Przy fermentacji takie założenie może okazać się niewystarczające.

Jeżeli różnice w obróbce materiału wpływają na dostępność cukrów, białek czy innych składników wykorzystywanych przez mikroorganizmy, mogą zmieniać tempo wzrostu kultury starterowej, profil zakwaszania i zakres zachodzącej biokonwersji.

Z perspektywy producenta suplementów jest to szczególnie ważne w sytuacji, kiedy proces ma prowadzić do uzyskania określonego profilu metabolitów albo zmniejszenia zawartości wybranych związków obecnych w materiale wejściowym.

W takim modelu surowiec przestaje być jedynie nośnikiem kultury mikrobiologicznej. Staje się jednym z krytycznych elementów całego bioprocesu.

Wyniki badania owsa pokazują również, dlaczego zmiana dostawcy lub technologii wstępnego przetwarzania materiału może wymagać ponownej oceny parametrów fermentacji. Zachowanie zgodności podstawowej specyfikacji nie musi gwarantować identycznego przebiegu procesu.

Fermentacja może zmieniać również czynniki antyżywieniowe

Druga praca opublikowana w 2026 r. w „Food Chemistry” pokazuje potencjał fermentacji na przykładzie połączenia bobiku i owsa. Badacze ocenili wpływ przygotowania materiału oraz fermentacji stałofazowej z wykorzystaniem Rhizopus oryzae na profil odżywczy, strukturę i strawność przygotowanego materiału.

Proces obejmował wcześniejsze moczenie z udziałem Lactiplantibacillus plantarum, obróbkę termiczną oraz następującą po niej fermentację stałofazową. W porównaniu z materiałem wyjściowym proces prowadził do zmian w profilu makroskładników i zwiększenia zawartości wolnych aminokwasów. Zmniejszała się również zawartość analizowanych czynników antyżywieniowych. Fermentacja zwiększyła strawność białka w modelu in vitro, a analiza mikrostruktury wskazywała na naruszenie struktur komórkowych ułatwiające dostęp do części składników odżywczych.

Z punktu widzenia rozwoju składników dla suplementów istotny jest przede wszystkim mechanizm technologiczny, a nie możliwość bezpośredniego przełożenia wyników na gotowy produkt.

Badanie nie wykazuje skuteczności suplementu diety i nie pozwala przypisać fermentowanemu składnikowi konkretnego działania fizjologicznego u człowieka. Pokazuje natomiast, że odpowiednio zaprojektowany proces może zmienić charakterystykę chemiczną materiału jeszcze przed etapem formulacji.

To właśnie biokonwersja może być jednym z obszarów szczególnie interesujących dla R&D. Zamiast ograniczać się do ekstrakcji obecnych już w roślinie komponentów, proces mikrobiologiczny może prowadzić do przemian samej matrycy.

Gatunek mikroorganizmu to za mało

Kolejną kwestią istotną przy projektowaniu fermentowanych składników jest dobór mikroorganizmu. Także tutaj sama identyfikacja gatunku nie daje jeszcze pełnej informacji o jego właściwościach technologicznych.

Badanie opublikowane w 2026 r. w „International Journal of Food Microbiology” objęło 14 szczepów Propionibacterium freudenreichii. Naukowcy oceniali ich właściwości funkcjonalne oraz zachowanie podczas fermentacji w modelowym podłożu opartym na bobiku.

Wykazano różnice zależne od szczepu m.in. w aktywności enzymatycznej. Matryca roślinna wpływała również na profil metaboliczny mikroorganizmów. W badanym modelu obserwowano aktywną biosyntezę witaminy B12, przy czym ilości uzyskiwane dla poszczególnych szczepów nie były jednakowe.

To szczególnie istotny wniosek z perspektywy technologicznej: ta sama nazwa gatunkowa nie oznacza automatycznie tego samego fenotypu produkcyjnego.

Jeżeli celem procesu jest uzyskanie określonego metabolitu lub transformacja konkretnego składnika matrycy, kluczowe znaczenie może mieć wybór szczepu, a nie tylko gatunku.

W praktyce oznacza to potrzebę znacznie dokładniejszej charakterystyki kultur wykorzystywanych w produkcji. Dla przedsiębiorstwa rozwijającego własny proces fermentacyjny istotna może być nie tylko identyfikacja mikrobiologiczna, ale także stabilność fenotypu, zachowanie w konkretnej matrycy oraz powtarzalność profilu metabolitów pomiędzy seriami.

Fermentowany nie znaczy jeszcze standaryzowany

Z punktu widzenia B2B samo określenie składnika jako „fermentowanego” niesie stosunkowo niewiele informacji technologicznych.

Znacznie ważniejsze jest to, w jaki sposób fermentacja została przeprowadzona i jakie mierzalne parametry produktu są jej rezultatem.

W procesie przemysłowym znaczenie mogą mieć m.in. przygotowanie materiału wejściowego, wielkość inokulum, temperatura, czas fermentacji, pH, dostępność tlenu, aktywność wody, sposób zakończenia procesu oraz dalsze etapy stabilizacji i suszenia.

Jeżeli produktem ma być nie żywa kultura, lecz fermentowany surowiec lub określony metabolit, konieczne staje się również zdefiniowanie parametrów charakteryzujących produkt po procesie. Samo potwierdzenie, że fermentacja przebiegła, nie gwarantuje jeszcze powtarzalności składu.

Dla działu jakości szczególnie ważne będzie zatem powiązanie parametrów procesu z cechami produktu końcowego. Jeżeli określona temperatura, czas lub przygotowanie surowca wpływają na poziom interesującego metabolitu, parametry te przestają być wyłącznie elementami instrukcji produkcyjnej. Stają się częścią strategii zapewnienia powtarzalności.

Skalowanie może zmienić wynik uzyskany w laboratorium

Właśnie problem skalowania został również uwzględniony w programie finałowej konferencji HealthFerm 26 sierpnia. Obok nowych technologii fermentacji przewidziano perspektywę przemysłową oraz dyskusję o przenoszeniu innowacji do praktyki.

To ważne, ponieważ proces zoptymalizowany w małej skali nie może być automatycznie przeniesiony do zbiornika produkcyjnego bez ponownej oceny.

W większej skali zmieniają się warunki wymiany ciepła, mieszania i transportu masy, a w procesach zależnych od tlenu również jego dostępność. W fermentacji stałofazowej znaczenie może mieć dodatkowo jednorodność temperatury i wilgotności w całej objętości materiału.

Dla producenta suplementów oznacza to potrzebę potraktowania scale-up jako osobnego etapu developmentu.

Docelowa specyfikacja powinna być możliwa do osiągnięcia nie tylko w laboratorium, ale przede wszystkim w warunkach rutynowej produkcji, przy wykorzystaniu rzeczywistych partii surowców oraz technologii dostępnej w zakładzie.

Co wyniki HealthFerm oznaczają dla producentów suplementów?

Najważniejszy wniosek płynący z badań przedstawianych w ramach projektu HealthFerm jest szerszy niż zastosowanie owsa czy bobiku.

Fermentacja powinna być traktowana jako proces projektowania właściwości surowca, a nie jedynie dodatkowy etap pozwalający oznaczyć składnik jako „fermentowany”.

Dla R&D oznacza to konieczność równoległego projektowania materiału wejściowego, kultury mikrobiologicznej i parametrów procesu. Dla działu zakupów – potrzebę zrozumienia, czy zmiana pochodzenia lub obróbki surowca może wpłynąć na fermentowalność. Dla jakości – konieczność określenia parametrów, które potwierdzają powtarzalność biokonwersji. Dla technologów – potrzebę oceny, czy proces zachowuje swoją charakterystykę podczas skalowania.

Ma to również znaczenie przy zakupie gotowych fermentowanych składników od zewnętrznych dostawców. Sam opis surowca może być niewystarczający. Coraz ważniejsze stają się informacje dotyczące szczepu, substratu, warunków fermentacji, sposobu stabilizacji oraz parametrów, na które surowiec jest standaryzowany.

W tym sensie fermentacja zbliża rozwój części składników suplementów do klasycznej biotechnologii procesowej. O przewadze technologicznej nie decyduje sam mikroorganizm ani atrakcyjna historia surowca, lecz kontrola zależności między substratem, szczepem, procesem i końcową specyfikacją.

Dla polskich producentów może to być szczególnie istotne wraz z rozwojem produktów bazujących na fermentowanych surowcach roślinnych i składnikach otrzymywanych metodami biotechnologicznymi. Dojrzałość tej kategorii będzie w coraz większym stopniu zależeć od zdolności do przedstawienia nie tylko efektu naukowego uzyskanego w laboratorium, lecz przede wszystkim powtarzalnego i skalowalnego procesu.

Opracowanie własne na podstawie

Punktem aktualności materiału jest finałowa konferencja projektu HealthFerm odbywająca się 25–26 sierpnia 2026 r. w KU Leuven. W drugim dniu wydarzenia, 26 sierpnia, program obejmuje m.in. innowacyjne technologie fermentacji produktów roślinnych, wykorzystanie fermentacji owsa, perspektywę przemysłową oraz zagadnienia skalowania i polityki regulacyjnej. HealthFerm jest europejskim projektem badawczym realizowanym w ramach programu Horizon Europe.

Podstawę naukową materiału stanowią recenzowane publikacje z 2026 r. dotyczące wpływu obróbki owsa na fermentację, fermentacji bobiku i owsa oraz zależnych od szczepu właściwości mikroorganizmów badanych w matrycach roślinnych.